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Materiais nanoestruturados sustentáveis baseados em polímeros biodegradáveis e nanopartículas de carbono luminescentes

Resumo

Nos últimos anos, a investigação de materiais nanoestruturados baseados na combinação de nanofibras poliméricas e nanopartículas tem demonstrado um crescimento vertiginoso, principalmente no que diz respeito ao desenvolvimento de dispositivos miniaturizados. A redução do diâmetro de fibras poliméricas para a escala sub-micro e nanométrica é responsável por aumentar consideravelmente a área superficial, assim como também gerar materiais finais com elevados desempenhos mecânicos e com maior flexibilização de funcionalização. Mais recentemente, no campo das nanopartículas, os chamados quantum dots de carbono (C-dots) e quantum dots de grafeno (GQDs) têm emergido como excelentes fluoróforos universais em substituição aos QDs preparados a partir de semicondutores, os quais são tóxicos e apresentam baixa solubilidade. C-dots e GQDs apresentam uma combinação única de propriedades, entre elas, excelente fotoestabilidade, biocompatibilidade, efeito bactericida, fotoluminescência ajustáveis em um grande intervalo, e facilidade de interação e funcionalização com biomoléculas. Embora as combinações nanofibras/GQDs e nanofibras/C-dots sejam atrativas para a geração de nanomateriais híbridos com vasto potencial de aplicação, as investigações nessa área ainda são muito escassas. Neste contexto, o presente projeto propõe um estudo sistemático de rotas de preparação de materiais nanoestruturados híbridos a partir da eletrofiação de soluções de polímeros biodegradáveis combinados com C-dots e GQDs. Polímeros solúveis em meio aquoso, e.g., poli (álcool vinílico) (PVA), polímeros aprovados pela FDA, como a policaprolactona (PCL) e polímeros derivados da biomassa (acetato de celulose e quitosana) serão considerados. As rotas de obtenção dos C-dots e GQDs utilizarão a pirólise ou carbonização de pequenas moléculas orgânicas a partir de substratos obtidos de fontes naturais, entre eles ácido cítrico, glicose e grãos de café. Dada a estrutura 3D e porosa das matrizes eletrofiadas e a alta razão área superficial/volume, os nanomateriais produzidos deverão apresentar um excelente potencial de aplicação em áreas biomédicas, como por exemplo em bioimageamento, liberação controlada de fármacos/genes, membranas bactericidas e plataformas sensoriais ópticas. Esses materiais serão posteriormente caracterizados quanto a morfologia e propriedades físico-químicas utilizando técnicas espectroscópicas clássicas, tais como UV-vis e fluorescência, FTIR, assim como também análise térmica (DSC e TG), difração de raios-X e microscopias eletrônicas de varredura e transmissão. Posteriormente, visando futuras aplicações biomédicas, esses materiais nanoestruturados serão validados quanto as suas ações bactericidas e também como sensores ópticos para detecção de analitos diversos, como por exemplo, glicose e metais pesados, como o cromo hexavalente [Cr(VI)]. (AU)

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Publicações científicas (4)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
DE DEUS, WEVERNILSON F.; DE FRANCA, BRUNA M.; FORERO, JOSUE SEBASTIAN B.; GRANATO, ALESSANDRO E. C.; ULRICH, HENNING; DORIA, ANELISE C. O. C.; AMARAL, MARCELLO M.; SLABON, ADAM; RODRIGUES, BRUNO V. M. Curcuminoid-Tailored Interfacial Free Energy of Hydrophobic Fibers for Enhanced Biological Properties. ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, v. 13, n. 21, p. 24493-24504, JUN 2 2021. Citações Web of Science: 1.
FURQUIM, F. C.; SANTOS, E. N.; MERCANTE, L. A.; AMARAL, M. M.; PAVINATTO, A.; RODRIGUES, B. V. M. Green and low-cost electrospun membranes from polycaprolactone/graphene oxide for Bisphenol A sensing. Materials Letters, v. 274, SEP 1 2020. Citações Web of Science: 0.
RODRIGUES, BRUNO V. M.; CABRAL, TAYNA S.; SGOBBI, LIVIA F.; DELEZUK, JORGE A. M.; PESSOA, RODRIGO S.; TRIBONI, EDUARDO R.; DE MORAES, THAISA B. F.; LOBO, ANDERSON O. A simple and green method for the production of nanostructured materials from poly(vinyl alcohol)/graphene quantum dots. Materials Chemistry and Physics, v. 219, p. 242-250, NOV 1 2018. Citações Web of Science: 2.
GALVAO, NIERLLY; VASCONCELOS, GETULIO; PESSOA, RODRIGO; MACHADO, JOAO; GUERINO, MARCIEL; FRAGA, MARIANA; RODRIGUES, BRUNO; CAMUS, JULIEN; DJOUADI, ABDOU; MACIEL, HOMERO. A Novel Method of Synthesizing Graphene for Electronic Device Applications. MATERIALS, v. 11, n. 7 JUL 2018. Citações Web of Science: 1.

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